Piégut-Pluviers-Granodiorit

Der Piégut-Pluviers-Granodiorit ist ein Granodioritmassiv am Nordwestrand des variszischen Massif Central in Südwestfrankreich. Sein Abkühlungsalter wurde mit 325 ± 14 Millionen Jahren BP datiert (Unterkarbon, genauer Oberes Mississippium, Serpukhovium).

Geographisches

Plagioklasreicher Paragneis von Nontron mit großen Porphyroblasten – Ausgangsgestein des Granodiorits

Das Granodioritmassiv ist nach Piégut-Pluviers, einer Gemeinde im Norden des Arrondissements Nontron im Département Dordogne benannt, welche mitten im Massiv liegt. Es hat in etwa die Gestalt eines umgekehrten Kommas mit einem nahezu viereckigen Zentralteil im Süden, der in die Südost-Nordwest-Richtung gedreht ist. Dieser Zentralteil besitzt einen dreieckigen, nach Norden spitz zulaufenden Fortsatz. Der Zentralteil misst in Nordost-Südwest-Richtung maximal 15,5 Kilometer, in Südost-Nordwest-Richtung 15 Kilometer. Der Fortsatz beträgt in etwa 10 Kilometer, wird jedoch vom eigentlichen Massiv noch durch ein sehr dünnes, in etwa 100 Meter mächtiges Gneisseptum (rund 100 Meter dicke Zwischenlage aus migmatitischem Paragneis) abgetrennt. Das Granodioritmassiv beansprucht rund 250 Quadratkilometer Oberflächenausdehnung. Sein niedrigster aufgeschlossener Punkt liegt auf 135 Meter am Westrand und sein Kulminationspunkt auf rund 375 Meter Höhe über N.N im Nordosten. Es stellt folglich eine ganz leicht nach Südwest einfallende Pultscholle dar, die in ihrem Inneren nur relativ geringe Reliefunterschiede zeigt.

Geologischer Überblick

Transgression liassischer Arkosen über den erodierten Piégut-Pluviers-Granodiorit bei Nontron

Im Osten, Nordosten und Norden wird das Granodioritmassiv vom Saint-Mathieu-Leukogranit und dessen Äquivalenten umgürtet (Einheit N° 17 auf der geologischen Karte), welcher mit 315 ± 17 Millionen Jahre BP etwas jünger ist (Pennsylvanium, Bashkirium). Im Südosten und Nordwesten begrenzen das Massiv verschiedene Paragneise (Einheit bk). Auf seiner Süd- und Südwestseite wird es größtenteils von Sedimenten des Lias (Einheit j1), welche dem Aquitanischen Becken angehören, transgrediert. Zusammen mit dem Saint-Mathieu-Leukogranit bildet das Massiv eine parautochthone strukturelle Aufwölbung im Grundgebirge, den so genannten Dom von Saint-Mathieu. Zu den Paragneisen zeigt der Granodiorit öfters keine scharfen Kontaktverhältnisse, es besteht vielmehr ein diffuser Übergangsbereich, der sich über mehrere hundert Meter hinziehen kann und in welchem sich Granodiorit- und Gneislagen wiederholt miteinander verzahnen. Dies lässt darauf schließen, dass die Paragneise die Ausgangs- bzw. Wirtsgesteine des Granodiorits darstellen.

Strukturell lässt sich in diesem Abschnitt des westlichen Massif Central folgender Aufbau erkennen (von oben nach unten):

• Obere Gneisdecke
• Untere Gneisdecke
• Parautochthoner Glimmerschiefer mit Leukogranit
• Granodiorit
• Paragneise

Alter

Anhand von Geländebeobachtungen lässt sich die altersmäßige Stellung der beiden Granitoide nicht entscheiden. Radiometrische Messungen scheinen für ein höheres Alter des Piégut-Pluviers-Granodiorits zu plädieren, bei dem Werte von 325 + 14 und 314 ± 14 Millionen Jahre vorliegen. Der Saint-Mathieu-Leukogranit wurde mit 315 ± 17 und 304 ± 17 Millionen Jahren datiert. Die hohe Standardabweichung bei diesen Rb-Sr-Werten mahnt aber zu Vorsicht. Messwerte mit der verlässlicheren U-Pb-Methode fehlen bislang.

Fazies

Das Granodioritmassiv ist nicht homogen, sondern weist mehrere Petrofazies aus. Darunter:

• Grobkörnige Fazies
• Grobkörnige porphyrische Fazies
• Feinkörnige Fazies
• Feinkörnige, hornblendeführende Fazies

Grobkörnige Fazies

Gewöhnliche grobkörnige Fazies des Piégut-Pluviers-Granodiorits

Die grobkörnige Fazies nimmt den größten Teil des Granodioritmassivs in Anspruch. Die Korngröße bewegt sich generell zwischen 2 und 6 Millimeter, wobei die einzelnen Körner etwa gleich groß sind (isometrisch). Im frischen Zustand besitzt das Gestein eine graue Farbe. Es enthält folgende Minerale:

• Quarz – 1 bis 3 Millimeter große rundliche Körner, auch Zusammenballungen von 1 bis 3 Zentimeter – 26 Volumenprozent
• Orthoklas – perthitisch, Karlsbader Zwillinge, von Quarz korrodiert, vereinzelte idiomorphe Kristalle im Zentimeterbereich – 18 Volumenprozent
• Plagioklas – oft zoniert, Kern Andesin mit An_33-35, Rand Oligoklas mit An₂₅, vereinzelte idiomorphe Kristalle im Zentimeterbereich – 42 Volumenprozent
• Biotit – 1 Millimeter groß, bronzefarben, mit Zirkoneinschlüssen und oft chloritisiert – 10 Volumenprozent

Akzessorien sind zonierter Allanit, Epidot, Apatit, gelegentlich auch grüne Hornblende, Zirkon und Zoisit. Als Opakmineral fungiert Pyrit. Diese Fazies enthält gelegentlich dunkle, feinkörnige, zentimeter- bis dezimetergroße, abgerundete dioritische Einschlüsse. Die Feldspatlängsachsen zeigen oft eine Einregelung.

Die grobkörnige Granodioritfazies ist quarznormativ (an SiO₂ übersättigt) und außerdem korundnormativ, sie besitzt daher peraluminosen Charakter. Sie ist ferner subalkalisch. In der Typologie der Granitoide handelt es sich hierbei um ein kalkalkalisches Gestein des I-Typs, welches zur K-Reihe gehört. Im Vergleich zu durchschnittlichen Granodioriten hat dieser Gesteinstyp einen erhöhten SiO₂-Gehalt und nähert sich der Zusammensetzung von monzonitischen Graniten.

Grobkörnige porphyroide Fazies

Dieser Faziestypus unterscheidet sich mineralogisch und chemisch nur unwesentlich von der grobkörnigen Fazies, er bildet jedoch wesentlich größere Feldspäte aus (Korngröße gewöhnlich zwischen 1 und 4, manchmal sogar bis zu 6 Zentimeter erreichend). Die Korngröße der Grundmassenminerale liegt im Mittel bei 5 Millimeter, ist also auch etwas erhöht gegenüber der Normalfazies. Die Übergänge zur Normalfazies sind fließend. Hauptverbreitungsgebiete sind Lacaujamet bei Piégut (ehemaliger Steinbruch für Fassaden- Fenster- und Türsteine) und Puybégout bei Augignac.

Feinkörnige Fazies

Feinkörnige Fazies des Piégut-Pluviers-Granodiorits

Die feinkörnige Fazies ist hauptsächlich am Südrand des Granodioritmassivs am Bandiat bei Nontron anzutreffen. Auch hier sind die Übergänge zur Normalfazies fließend – es findet eine allmähliche Verringerung der Korngrößen statt. Mineralogie und chemische Zusammensetzung sind ebenfalls sehr ähnlich, der einzige Unterschied besteht in einem etwas stärkeren Auftreten von Hornblende und einem geringeren Gehalt an Alkalifeldspat. Weitere Vorkommen der feinkörnigen Fazies liegen in einem dünnen Band am Nordost- und Nordwestrand des Massivs sowie in kleineren isolierten Bereichen im Innern. Letztere dürften in relativer Nähe des Dachbereichs entstanden sein.

Feinkörnige, hornblendeführende Fazies

Massiver Bleiglanz aus einem Quarzgang in der feinkörnigen, hornblendeführenden Fazies. Mine du Cantonnier, südöstlich von Nontron

Hierbei handelt es sich um ein fein- bis mittelkörniges Gestein von dunkler Färbung, das kaum mehr Alkalifeldspat enthält (weniger als 10 Volumenprozent), dafür aber recht reich an grüner Hornblende ist. Es besitzt einen wesentlichen geringeren SiO₂-Gehalt und nähert sich in seiner Zusammensetzung dioritischen Gesteinen. Diese Fazies wurde früher im Steinbruch Tabataud im Bandiattal südlich von Nontron als Baustein und als Schotter abgebaut. Mit ihr sind Südost-Nordwest-streichende Erzgänge assoziiert, in denen nach Blei, Silber und Zink geschürft wurde. Der Abbau wurde jedoch schon 1939 eingestellt. Der Erzgang des Cantonnier ist für seltene und sehr seltene Mineralien bekannt geworden. Neben Baryt, Bleiglanz, Calcit, Chalcedon, Dolomit, Markasit, Pyrit und Sphalerit finden sich beispielsweise Anglesit, Cerussit, Dundasit, Embreyit, Hisingerit, Krokoit, Leadhillit, Mimetesit, Ozokerit, Pyromorphit, gediegenes Silber, Vauquelinit und Wulfenit.

Die folgenden chemischen Zusammensetzungen sind Mittelwerte aus 14 Analysen für die grobkörnige Fazies, 2 Analysen für die Porphyrfazies, 3 Analysen für die feinkörnige Fazies und 3 Analysen für die feinkörnige hornblendeführende Fazies:

Oxid Gew. %	Normalfazies	Porphyrfazies	Feinkörnige Fazies	Feink. Hbl-Fazies	CIPW-Norm Prozent	Normalfazies	Porphyrfazies	Feinkörnige Fazies	Feink. Hbl-Fazies
SiO2	70,49	69,98	71,83	64,43	Q	28,78	25,84	31,04	21,55
TiO2	0,44	0,42	0,30	0,61	Or	22,45	24,34	24,58	16,54
Al2O3	14,69	15,42	14,95	15,90	Ab	29,77	31,55	29,94	27,91
Fe2O3	0,93	0,51	0,43	0,82	An	9,69	9,31	5,44	17,08
FeO	1,38	1,65	1,48	3,42	C	1,23	1,41	2,62	1,17
MnO	0,06	0,04	0,04	0,08	Hy	4,56	4,91	3,66	10,33
MgO	1,18	1,21	0,74	2,49	Mt	1,68	0,78	0,69	1,54
CaO	2,02	1,89	1,32	3,60	Il	0,83	0,82	0,56	1,15
Na2O	3,52	3,73	3,54	3,30	Ap	0,11	0,02	0,39	0,27
K2O	3,80	4,12	4,16	2,80
P2O5	0,05	0,01	0,17	0,12
H2O-	0,08	0,12		0,09
H2O+	0,90	0,86	0,87	1,78
Mg#	0,59	0,56	0,47	0,55
A'/F	0,34	0,31	0,62	0,12
Al/K+Na+Ca	1,08	1,10	1,17	1,05

Die Magnesiumzahlen Mg# bewegen sich zwischen 0,55 und 0,59, sie sind etwas erhöht gegenüber einem durchschnittlichen Granodiorit. Eine Ausnahme bildet die sehr anomale feinkörnige Randfazies mit einem sehr niedrigen Wert von 0,47. Die Aluminosität streut ziemlich stark mit Tendenz zur Peraluminosität. Typusmäßig lässt sich der Piégut-Pluviers-Granodiorit nicht eindeutig festlegen, er ist ein Grenzfall eines intrusiven I-Typus. Auch hier zeigt die feinkörnige Randfazies starke Abweichungen hin zu einem S-Typus, der offensichtlich von den metasedimentären Paragneisen kontaminiert wurde.

Mikrogranitmassiv

Hellgrauer porphyrischer Mikrogranit des nördlichen satellitären Mikrogranitmassivs

Das satellitäre Mikrogranitmassiv im Norden des Granodioritmassivs wird nur durch ein sehr dünnes Paragneisseptum im Tal des Trieux abgetrennt. Genetisch dürfte es aber in unmittelbarem Zusammenhang mit dem Hauptmassiv stehen. Es handelt sich hierbei um einen Porphyr mit mikroskopisch feiner Grundmasse. Es können zwei Fazies unterschieden werden, eine Fazies mit hellgrauer Grundmasse und eine Randfazies mit sehr dunkler Grundmasse. Das Gestein ähnelt in mineralogischem Aufbau und chemischer Zusammensetzung sehr stark der feinkörnigen, hornblendeführenden Fazies des Hauptmassivs. Die Phänokristalle können bis zu 12 Millimeter erreichen und bestehen aus Quarz, Plagioklas und Biotit. Der Alkalifeldspat findet sich in der Grundmasse und kann als Besonderheit die Ausbildung von Myrmekit aufweisen. Neben den üblichen Akzessorien Chlorit, Epidot und Zirkon tritt auch Titanit auf. Die dunkle Randfazies enthält grüne Hornblende.

Porphyrische Mikrogranite des helleren Typus treten auch im Hauptmassiv auf, wo sie auf die kleineren Vorkommen im Kilometerbereich bei Saint-Barthélemy-de Bussière und sudlich von Marval beschränkt bleiben. Sie zeigen hier intrusiven Charakter.

Ganggesteine

Aplite

"Rotfazies" im gewöhnlichen Granodiorit bei Abjat-sur-Bandiat, am linken Rand ein rosafarbener Aplitgang

Heller intrusiver Mikrogranit des Hauptmassifs mit rosafarbenem Aplit unten rechts

Das Granodioritmassiv wird von zahlreichen grauen, oft rosafarbenen, mikrogranitischen Aplitgängen durchsetzt. Die Gänge können bis zu mehrere Kilometer lang und bis zu 1 Meter, manchmal sogar bis 10 Meter mächtig werden und stehen meist mehr oder weniger senkrecht. Die Phänokristalle sind Quarz, Feldspäte und Biotit; sie besitzen meist nur kleine Korngrößen, können aber bei den Feldspäten 10 Millimeter erreichen. Auch bei den Aplitgängen sitzt der Alkalifeldspat in der Grundmasse. Die Gänge sind großteils Nord-Süd orientiert mit einem typisch gekreuzten Gangnetz bestehend aus den Richtungen N 020 und N 160.

Dünnschliff eines rosafarbenen Aplitgangs in der Rotfazies. Der Plagioklas ist hämatitisiert, der Biotit chloritisiert.

Assoziiert mit den rosafarbenen Apliten ist eine grobkörnigere Rotfazies, die in zwei größeren Körpern bei Ballerand und bei Fargeas (Gemeinde Abjat-sur-Bandiat) auftritt. Sie führt Mikropegmatite und pegmatitische Geoden. Ferner enthält sie gelegentliche Einschlüsse von Quarzdiorit und Monzogabbro.

Die Rotfärbung der Aplitgänge und der Rotfazies ist auf eine intensive Hämatitisierung der Plagioklase zurückzuführen. Die Gesteine waren folglich einer Fe-Metasomatose ausgesetzt (siehe nebenstehenden Dünnschliff). Die Biotite sind stark chloritisiert, dies läßt auf eine Umwandlung unter retrograden Bedingungen schließen.

Pegmatite

Pegmatit mit großem Quarz, perthitischem Alkalifeldspat und mafischem Reaktionssaum

Auch Pegmatite treten gelegentlich auf, meist in Form von Gängen, selten auch als Drusen mit schönem Rauchquarz in den gebildeten Hohlräumen.

Lamprophyr

Lamprophyr aus dem Piégut-Pluviers-Granodiorit

Lamprophyrgänge sind in den metamorphen Nachbargesteinen des Granodioritmassivs keine Seltenheit, im Granodiorit selbst sind sie jedoch äußerst selten. Die Lamprophyre sind im frisch angeschlagenen Zustand dunkelgrau-grünliche, sehr dichte, feinkörnige Gesteine, die beige verwittern. Unter sämtlichen Faziestypen haben sie den niedrigsten SiO₂-Gehalt und nähern sich stark dem dioritischen Pol (Quarzführende Mikrodiorite, Verwandtschaft zu Tonaliten).

Oxid Gew. %	Mikrogranit	Aplitfazies	Lamprophyr	CIPW-Norm Prozent	Mikrogranit	Aplit	Lamprophyr
SiO2	63,70	72,00	60,00	Q	18,30	32,92	14,45
TiO2	0,56	0,28	0,79	Or	15,98	27,71	13,30
Al2O3	15,74	14,20	15,10	Ab	28,83	27,06	21,51
Fe2O3	1,04	0,45	0,90	An	20,25	4,39	28,84
FeO	3,60	1,30	4,63	Di	0,14		0,45
MnO	0,08	0,04	0,10	Hy	13,29	3,60	16,95
MgO	3,55	0,88	5,04	Mt	1,87	0,84	2,52
CaO	4,21	0,90	4,25	Il	1,07	0,55	1,56
Na2O	3,36	3,20	3,44	Ap	0,26	0,28	0,42
K2O	2,67	4,60	2,17	C		2,65
P2O5	0,12	0,12	0,17
H2O-	0,05	0,08	0,16
H2O+	0,87	1,10	1,85
Mg#	0,63	0,54	0,65
A'/F	0,02	0,63	-0,01
Al/K+Na+Ca	0,98	1,19	0,96

Die Aplitfazies ist eindeutig peraluminos und vom S-Typus, sie besitzt starke Ähnlichkeiten zur feinkörnigen Randfazies. Mikrogranit und Lamprophyr sind untereinander sehr ähnlich und eindeutig vom I-Typus; sie sind hypaluminos bis normal aluminos und stellen offensichtlich einen eigenständigen Magmentyp bzw. Magmenabsonderung dar.

Tektonik

Foliation, Südteil des Massivs. Daten dargestellt im Stereonetz.

Die bedeutendste tektonische Tatsache ist eine allgegenwärtige Foliation im Granodioritmassiv. Diese ist meist schon mit nacktem Auge zu erkennen, insbesondere an oberflächlich angewitterten Partien. Dies bedeutet, dass das Massiv im Verlauf der variszischen Orogenese zusammen mit seinen Nachbargesteinen kinematisch weiter verformt wurde. Die gegenüberstehende stereographischen Abbildung lässt eine eindeutige räumliche Organisation im Granodiorit erkennen. Deutlich tritt ein überkreuzendes Muster aus der Nordost-Südwest- und der Südost-Nordwestrichtung in Erscheinung – bezeichnend für diesen Abschnitt im Massif Central. Das Muster lässt sich folgendermaßen interpretieren:

• eine relativ flache, nahezu symmetrische Wellenstruktur in Südost-Nordwestrichtung, deren Einfallswinkel 30 Grad nicht übersteigen – mit einer Wellenlänge im Deka- und Hektometerbereich. Geländebeobachtungen lassen Scherbänder vom C'-Typus erkennen.
• eine asymmetrische Wellenstruktur in Nordost-Südwestrichtung, deren Nordostseiten teilweise sehr steil aufgerichtet sein können. Scherbänder vom C-Typus.

Das heißt, dass das Granodioritmassiv in eine überregionale Scher- oder Riedelzone eingebettet war mit generellem Materialabtransport unter Ausdehnung (Abfließen) nach Südost mit gleichzeitig unter Kompression erfolgendem Materialtransport nach Südwest.

Mit der allmählichen Abkühlung des variszischen Grundgebirges ging auch die duktile Deformation zu Ende. Angesammelte Spannungen wurden später im Granodioritmassiv in Form von spröden Verwerfungen, Brüchen und Kluftscharen abgebaut. In die spätorogenen Bruchzonen drangen Aplite, Pegmatite und Lamprophyre ein. Hydrothermale Lösungen bildeten gegen Ende des Karbons Erzgänge mit Blei-Zink-Silber-, aber auch seltener Arsen-Molybdän-Mineralisation.

Abschließende Betrachtung

Die verschiedenen Fazies des Granodioritmassivs im TAS-Diagramm. Blaues Kreuz: Durchschnittsgranodiorit

Gemäß seinem Modalbestand, d. h. der Einordnung nach den hauptsächlichen Mineralien im QAPF-Diagramm, wird das Gestein des Massivs gerade noch als Granodiorit angesprochen, befindet sich aber in unmittelbarer Nachbarschaft des Granitfeldes. Chemisch betrachtet ist es aber bereits ein Granit, genauer ein Adamellit; im TAS-Diagramm beispielsweise fällt es ins Rhyolithfeld R.

Rein oberflächlich erscheint das Granodioritmassiv als recht homogen. Aber bei näherem Hinsehen lassen sich zahlreiche unterschiedliche Fazies unterscheiden. Chemische Analysen verweisen auf die Existenz wesentlich SiO₂-ärmerer Gesteinstypen (Feinkörnige hornblendeführende Randfazies, Mikrogranitfortsatz, Lamprophyr und dunkle Einschlüsse). Die deutliche Abgrenzung der Mikrodiorit- und der Lamprophyrfazies von den restlichen Gesteinsfazies in den Gesteinsparametern lässt die Anwesenheit bzw. Hybridisierung zweier Magmentypen vermuten.

Neben rein magmatischen Strukturen wie Schlieren und Einregelung der Feldspäte (viskoses Fließgefüge) sind jedoch auch eindeutig tektonische Strukturen im Granodioritmassiv zu erkennen: Foliation, Scherzonen mit C/S-Gefüge und sbc-Gefüge (engl. shear band cleavage). Am Südrand des Massivs lassen sich auch mylonitisierte Gesteine finden.

Das gelegentliche Auftreten von Myrmekit sowie die Hämatitisierung der Plagioklase sind Hinweise auf metasomatische Vorgänge. Die Chloritisierung des Biotits verweist auf eine retrograde, grünschieferfazielle Überprägung des Granodioritmassivs. Diese Retromorphose ist in weiten Teilen des Massif Central anzutreffen.

Das Massiv ist somit aus einem komplexen Zusammenspiel magmatischer, metasomatischer und letztendlich tektonischer Prozesse entstanden.

Das Granodioritmassiv als Endlager

Im Zusammenhang mit der Suche nach einem geeigneten Endlager für die radioaktiven Abfälle aus den französischen Kernkraftwerken hatte die ANDRA Ende der neunziger Jahre mehrere Granitmassive ins Auge gefasst, darunter auch den Piégut-Pluviers-Granodiorit. Dieses Projekt stieß aber anschließend bei der örtlichen Bevölkerung auf großen Widerstand (mehrere Großdemonstrationen, unter anderem in Piégut-Pluviers), so dass vom Standort Piégut schließlich abgerückt wurde. Neben weiteren Forschungen in Granitoiden (z.B. im unter Jurasedimenten verborgenen Massiv von Civray-Charroux, Département Vienne) im Seuil du Poitou setzt die ANDRA jetzt offensichtlich schwerpunktmäßig auf das Endlager in Bure im Département Meuse (Tonsedimente).

Quellen

• Carte géologique de la France au millionième (1996). 6^ème édition. Éditions BRGM. Service Géologique National. ISBN 2-7159-2128-4
• Geologische Karten des BRGM im Maßstab 1/50000. Blätter Châlus, Nontron, La Rochefoucauld, Montbron und Thiviers.
• Passchier, C. W. und Trouw, R.A.J. (1998) Microtectonics. Springer Verlag. ISBN 3-540-58713-6